M. Oswald

Numerische Simulationen des aerodynamischen Verhaltens von Flugzeugen sind von entscheidender Bedeutung für die Luftfahrtindustrie. Stetig wachsende Anforderungen an verkürzte Rechenzeiten und numerische Genauigkeit erfordern die Bereitstellung von leistungsstarken Rechnerressourcen und effizienter CFD-Software. Der vom "American Institute of Aerodynamics and Astronautics" (AIAA) veranstaltete "Drag Prediction Workshop" (DPW) ist der weltweit am stärksten beachtete Workshop im Bereich Numerische Flugzeugaerodynamik. Er bietet ein Forum zur Diskussion aktueller Anforderungen an die numerische Behandlung der Flugzeugaerodynamik und gilt in der CFD-Gemeinde als richtungsweisende Veranstaltung hinsichtlich Rechennetz-, Modell- bzw. Lösermodifikationen und -optimierung. Der im Rahmen des Workshops präsentierte Querschnitt durch die numerischen Methoden und Modelle aller Teilnehmer steht für den neuesten Stand der Technik im Bereich der Simulation aerodynamischer Beiwerte industrierelevanter Geometrien. Um größtmögliche Praxisrelevanz zu gewährleisten, wurden die Geometriemodelle und Simulationsrandbedingungen u. a. von Boeing (Leitung aerodynamisches Design) und NASA (Leitung Modelldesign), sowie einer internationalen Arbeitsgruppe bestehend aus kommerziellen und nichtkommerziellen Organisationen definiert. Diese Arbeit stellt für den DPW-Benchmark das Jahres 2009 die Simulationsergebnisse des kommerziellen CFD-Lösers ANSYS FLUENT vor. Die Ergebnisdarstellung gliedert sich in drei Abschnitte. Der erste Abschnitt beschäftigt sich mit Netzkonvergenzstudien, um Diskretisierungsfehler quantifizieren zu können. Hierbei werden Rechennetze mit einer Zellanzahl von 3,5 Millionen bis 105 Millionen verwendet. Im zweiten Abschnitt wird der Einfluss entstehender Abwinde im Nachlaufbereich der Flügelhinterkante ("Downwash") auf das Höhenleitwerk und somit die Stabilität des Flugzeugs untersucht. Hierzu werden Flugpolaren mit Anstellwinkeln von 0° bis 4° für das Gesamtsystem und von -2° bis 2° für das Höhenleitwerk in getrimmtem und ungetrimmtem Zustand berechnet. Der dritte Abschnitt hat eine Reynoldszahl-Studie zum Gegenstand. Die bei Machzahl 0,85 vorherrschenden Beiwerte bei Reynoldszahlen 5e06 und 2e07 (modifizierte Referenztemperatur) werden miteinander verglichen und diskutiert. Zum Zeitpunkt der Simulation standen keine Messdaten zur Verfügung. Die vorgestellten Ergebnisse repräsentieren die Anforderungen der Luftfahrtbranche an die Simulationsumgebung. Bei Verfügbarkeit der Windkanalergebnisse wird somit ein geeigneter Validierungsfall definiert, um Vernetzungswerkzeuge und CFD-Löser in Genauigkeit und Effizienz hin zu überprüfen. So können eventuelle Entwicklungspotentiale für Vernetzungs-Umgebung und Löser identifiziert werden.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.1-10; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

aerodynamik, numerische simulation

Bestellbar

2010